　　　本毕业设计课题在熟悉电火花线切割加工机的组成部分、功能、工作原理及操作方法基础上，进行电火花线切割加工工艺设计及机理试验，熟悉其加工特性，进行加工参数优化，为其实际应用建立工艺基础。对不同电参数进行加工试验，对加工结果进行对比分析，讨论工艺参数对加工速度、加工精度以及表面粗糙度等工艺指标的影响规律。

关键词：电火花线切割基本原理参数优化工艺设计

　Abstract

　　　With the progress of science and technology,?application and?has a?complex three-dimensional surface?and difficult to machine materials,?parts of the?more extensive,?general?difficult to satisfy the requirements of?machining,?and themachining?of?WEDM?with?high forming precision,?characteristic of?any conductive material?can be processed?3D surface,?has an important position in theconstruction?process,?there are?an important application?in modern manufacturing industry.

　　　The graduation project in the familiar WEDM wire cutting machine component, function, working principle and method of operation, based on the conduct WEDM process design and testing mechanism, familiar with its processing characteristics, processing parameters optimized for the practical application of the process to establish the foundation. Different electrical parameters for processing test, the results of a comparative analysis of the process, discuss the impact of the law of process parameters on processing speed, precision and surface roughness technology indicators.

　　　 Keywords: WEDM Fundamental Parameter optimization Process Desig

摘要II

AbstractIII

第一章引言1

1.1 电火花线切割的发展1

1.2 电火花线切割机床的分类2

　　　1.3 电火花线切割的加工环境3

　　　1.4 本章小结4

第二章电火花线切割加工的机理及应用5

2.1电火花线切割加工原理5

2.2电火花线切割加工物理过程7

2.3电火花线切割加工的特点10

2.4电火花线切割加工的局限性13

　　　2.5电火花线切割加工的应用13

　　　2.6本章小结14

第三章电火花加工设备15

3.1机床传动系统16

3.2机床操作步骤17

3.3机床控制系统19

　　　3.4 本章小结21

第四章加工试验及分析22

4.1试验简介22

4.2电极工具头制作33

　　　4.3本章小结36

第五章试验总结体会及前景37

5.1实验总结37

5.2体会38

5.3前景39

　　　5.4 本章小结39

致谢40

参考文献41

第一章引言

1.1．电火花线切割的发展

　　　电火花线切割机（Wire?cut?Electrical?Discharge?Machining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家。

　　　目前电火花线切割加工技术的研究与发展趋势主要表现在以下几个方面:

1.新型走私系统

2.油基工作液

　　　3.自动化，人工智能技术

　　　4．微细电火花线切割加工

　　　5.多次切屑工艺

　　　今后的趋势是将在以下几个方面进行深人开发研究：

　　　1）开发和完善开放式的数控系统。目前高速走丝电火花线切割机所用的数控软件是在DOS基础上开发的，有很大的局限性，难于进一步扩充其功能。现在应加速向以pc机为基础的开放式、多任务管理与控制系统发展，以便充分开发PC机的资源，扩充数控系统功能。

　　　2）继续完善数控电火花线切割加工的计算机绘图、自动编程、加工规机控制及其缩放等功能，扩充自动定位、自动找中心、低速走丝及自动穿丝、高速走丝及自动紧缩等功能，提高电火花线切割加工的自动化程度。

　　　3）研究放电间隙状态数值检测技术，建立伺服控制模型，开发加工过程伺服进给自适应控制系统。为了提高加工精度，还应对传动系统的丝距误差及传动间隙进行精确检测，并利用PC机进行自动补偿。

　　　4）开发和完善数值脉冲电源，并在工艺试验基础上建立工艺数据库，开发加工参数优化选取系统，以帮助操作者根据不同的加工条件和要求合理选用加工参数，充分发挥机床潜力。

　　　5）深人研究电火花线切割加工工艺规律，建立加工参数的控制模型，开发加工参数自适应控制系统，提高加工稳定性。

　　　6）进一步开发有自主版权的电火花线切割—和人工智能软件。

积极采用现代技术，促进电火花线切割技术发展今后的电火花线切割技术开发研究将会涉及到：用激光测量技术来分析研究机床零部件的制造质量；用有限元技术来分析机床结构的力学性能和热稳定性；用陶瓷等新材料来制造机床的关键零部件及其工夹具；用模糊控制技术来开发伺服进给和加工参数控制系统；用人工神经网络技术来研究各种复杂系统的输入量与输出量之间的关系,并建立相关的神经网络模型；用数值模拟（计算机仿真）技术上的各种疑难问题，并预测其结果；用专家系统或人工智能系统来控制加工过程等。

1.2 电火花线切割机床的分类

　　　1.2.1电火花线切割机床根据电极丝的运行方向和速度

　　　电火花线切割机场通常风味两大类：一类是往复高速走丝电火花线切割机床，一般走丝速度为8-10m/s,这是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式；另一类是单向低速走丝电火花线切割机床，一般走丝速度低于0.2m/s，这是国外生产和使用的主要机种。

　　　1.2.2 按电极丝运动轨迹的控制形式分

　　　（一）靠模仿形控制电火花线切割机床

　　　靠模仿形电火花线切割机床，其在进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的靠模，加工时把工件毛坯和靠模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧的贴着靠模边缘作轨迹运动，从而切割出与靠模形状和精度相同的工件。

　　　（二）光电跟踪控制电火花线切割机床

　　　光电跟踪控制电火花线切割机床，其在进行线切割前，先根据零件图样按一定比例描绘出一张光电跟踪图，加工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光点头始终追随墨线图形的轨迹运动，再借助于电气、机械的联动，控制机床工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动，从而切割出与图样形状相同的工件。

　　　（三）数字程序控制电火花线切割机床

　　　数字程序控制电火花线切割机床，采用先进的数字化自动控制技术，驱动机床按照加工前根据工件几何形状参数预先编制好的数控加工程序自动完成加工，不需要制作靠模样板也无需绘制放大图，比前面两种控制形式具有更高的加工精度和广阔的应用范围，目前国内外95%以上的电火花线切割人机床都以采用数字化。

　　　1.2.3按加工尺寸范围分类

　　　按加工尺寸范围可分为大，中，小型，还可以分为普通型于专用型等。目前国内外的线切割机床采用不同水平的微机数控系统，从单片机，单板机到卫星计算机系统，一般都还具有自动编程的功能。

1.3电火花线切割的加工环境

　　　环境的选择与线切割电放电加工设备及其操作人员有直接关系，环境选择的好坏有以下影响：其一，损坏设备性能及精度，使其机床寿命缩短；其二，影响工件加工精度，造成品质不良；其三，对操作者的安全及身体健康也有危害。故而，在环境场所的选择应考虑以下事项：

　　　1．满足线切割机床所要求的空间尺寸

　　　2．选择能承受机床重量的场所

　　　3．选择没有振动和冲击传入的场所。

　　　线切割放电机床是高精度加工设备，如果所放置的地方有振动和冲击，将会对机台造成严重的损伤，从而严重影响其加工精度，缩短其使用寿命，甚至导致机器报废。

　　　4．选择没有粉尘的场所，避免流众多的通道旁边。

　　　(1) 线切割放电机器之本身特性，其空气中有灰尘存在，将会使机器的丝杆受到严重磨损，从而影响使用寿命。

　　　(2) 线切割放电机器属于计算机控制，计算计所使用的磁盘对空气中灰尘的要求相当严格的，当磁盘内有灰尘进入时，磁盘就会被损坏，同时也损坏硬盘。

　　　(3) 线切割放电机本身发出大量热，所以电器柜内需要经常换气，若空气中灰尘太多，则会在换气过程中附积到各个电器组件上，造成电器组件散热不良，从而导致电路板被烧坏掉。因此，机台防尘网要经常清洁。

　　　5．选择温度变化小的场所，避免阳光通过窗户和顶窗玻璃直射及靠近热流的地方。

　　　(1)高精密零件加工之产品需要在恒定的温度下进行，一般为室温20C。

　　　(2)由于线切割放电机器本身工作时产生相当大的热量，如果温度变化太大则会对机器使用寿命造成严重影响。

　　　6．选择屏蔽屋：因线切割放电加工过程属于电弧放电过程，在电弧放电过程中会产生强烈的电磁波，从而对人体健康造成伤害，同时会影响到周围的环境。

　　　7．选择通风条件好，宽敞的厂房，以便操作者和机床能在最好的环境下工作.第二章电火花线切割加工的机理及应用

2.1 电火花线切割加工原理

　　　电火花线切割加工的基本原理是利用移动的细金属导线（铜丝或者钼丝）作电极，利用脉冲电源对工件进行脉冲火花放电，利用数控技术控制电极丝相对工件运动，可切割成形各种二维、三维表面。

　　　自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。　　　　　　　　　　　　　1—绝缘底板　2—工件　3—脉冲电源　4—钼丝　5—导向轮　6—支架　7—贮丝筒

　　　2.1.1低速走丝线切割加工基本原理

　　　低速走丝电火花线切割机床的电极丝作低冲单向运动,一般走丝速度为0.2 ～15m/min。低速走丝电火花线切割加的电极丝为黄铜丝、镀锌黄铜丝或者钼丝，电极丝直径一般为 0.10～0.35mm。图2.2所示为低速走丝电火花线切割工艺装置示意图。电极丝的路径是从储丝筒6出来，经过上导轮后穿过要切割的工件，再经过下导轮，被收丝筒11没收或排出不再重复使用。被切割的工件2固定在工作台7上，被切割面水平放置。在切割过程中，工件在工作台上受电动机8、9的拖动，在水平方向按照预置的XY轨迹伺服运动，电极丝除了由上至下不停运转外，还可以下导轮为轴心，上导轮在上拖板的拖动下按预置轨迹作方向的运行，这些运动的合成可以切割出不同曲面及锥面的工件。脉冲电源1的正、负极性通过进电块分别加在工件和电极丝上，为放电加工提供脉冲能量。低速走丝的加工方式一般为浸液式，工作液为去离子水，与高速走丝线切割相比，低速走丝对工作液的要求比较高，工作液的电阻率、离子数量、杂质含量都要严格控制在允许范围内。由于低速走丝的电极丝张力可以得到很好的控制，电极丝的振幅影响比较小，在加上工作液的电阻率也比高速走丝的电阻率高许多，因此低速走丝线切割加工时，间隙电压以及伺服跟踪速度与电火花成形加工相似。　　　　高速走丝线切割机的伺服进给变频调节一直依靠操作人员，因此操作人员的工作强度大，机床性能的发挥受到限制。模糊控制技术是人工智能技术中的一个重要方面，它能模仿熟练工人对机床进行控制，已在电火花成形机上成功地应用，在电火花线切割加工中具有良好的应用前景。总结多年来高速走丝线切割加工工艺研究成果，建立相应的知识库和专家系统，降低机床的操作难度是十分必要的。瑞士阿奇公司的Agievision专家系统，其智能化功能只需规定一些有关加工工件的性能和加工要求即可。加工工序是自动生成，且自动连接各道工序，无须人工干预，大大降低了机床操作人员的工作强度。在加工参数自适应等方面能有所作为。日本沙迪克公司推出了NF(神经模糊)数控电源，它不必输入复杂的NC代码能自动选择加工参数，并可根据加工状态自动进行调节，使电加工机床成为一般操作人员也能使用好的机床，解决了电火花加工过程中工艺参数设置长期以来取决于操作人员水平的问题。电火花线切割加工与其他加工方法相比，选择参数较多,，并且在加工过程中还存在着许多不确定因素，在选取加工参数时既要保证单项工艺指标的实现，又要综合考虑各项工艺指标之间的相互制约，因此将参数优化组合并灵活地运用于生产实践比较困难。但在选用参数时，综合考虑各种参数对加工的影响，选出最佳方案，一定可以使电火花线切割加工质量得到提高。

5.4本章小节

本章节主要对试样数据，结果进行分析，总结。确定电火花线切割的主要指标。了解电参数中电压，脉冲，电流等因素及进给速度对加工精度，表面粗糙度的影响，确定电火花线切割的最佳参数及影响因素,选出电火花线切割加工的最佳方案。

参考文献

[1].刘晋春，赵家齐. 特种加工. 北京：机械工业出版社，1995

[2].苑伟政，马炳和. 微机械与微细加工技术 . 西北工业大学出版社，2000.

[3].朱荻. 纳米制造技术与特种加工. 2001年中国机械工程年会特种加工技术论文集.北京：机械工业出版社，2001

[4].袁哲俊，王先逵. 精密和超精密加工技术. 北京：机械工业出版社，1999.7 .

[5] 胡传炘主编.夏志东副主编. 特种加工手册. 北京工业出版社， 2001

[6] 王建业，徐加文，电解加工原理及应用，国防工业出版社，2001

[7] 曹凤国主编电火花加工技术，化学工业出版社，2005

[8] 王瑞金主编特种加工技术北京：机械工业出版社，2001

[9] 王至尧主编特种加工成形手册北京：化学工业出版社，2009.6

[10] 曹凤国主编特种加工手册北京：机械工业出版社，2010.12

[11].余承业. 特种加工新技术. 国防工业出版社.1995

[12].孔庆华. 特种加工.同济大学出版社.1997.5

[13].刘振辉，杨嘉揩.特种加工.重庆大学出版社.1991.5

[14].胡传稀.特种加工手册.北京工业大学出版社.2001

[15].赵万生. 电火花加工技术. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2000. 5.

[16].赵万生, 敦永丰, 耿春明. 国外电火花最新加工. 2001 年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会, 2001

冲击试样.gif

电火花线切割原理图.gif

上钳体.gif

试件.gif

下钳体钻孔底座.gif

内容简介：: 扬州大学机械工程学院本科生毕业设计（论文）选题、审题表学院机械工程学院选题教师姓名朱永伟专业机械设计制造及自动化专业技术职务教授申报课题名称电火花线切割加工工艺设计及试验课题性质ABCDE课题来源ABCD课题简介本课题进行线切割加工工艺设计及工艺试验，熟悉其加工特性，进行参数优化，为其实际应用建立工艺基础。设计（论文）要求（包括应具备的条件）有较好的特种加工、机械制造技术课程专业知识；有原始数据、电火花加工机床及各种测试条件；各种参考文献及实习、上机条件。课题预计工作量大小大适中小课题预计难易程度难一般易所在专业审定意见：负责人（签名）： 05年 3 月 28 日院主管领导意见：签名：年月日扬州大学机械工程学院毕业设计（论文）任务书教科部：机械制造教科部专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：毕业（论文）题目：电火花线切割加工工艺设计及试验起迄日期：设计（论文）地点：指导老师：朱永伟专业负责人：发任务书日期： 2014年 3 月2 日毕业设计（论文）任务书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的：课题目的及意义：随着科学技术的进步，具有复杂三维型面及难加工材料零件的应用越来越广泛，普通的机械加工难以满足要求，而特种加工中的电火花加工具有成形精度高，可加工三维曲面的任何导电材料的特性，在特种加工中具有重要地位，在现代制造业中有重要应用。本毕业设计课题进行电火花线切割加工工艺设计及机理试验，熟悉其加工特性，进行加工参数优化，为其实际应用建立工艺基础。2.本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：主要内容：熟悉电火花线切割加工机的组成部分、功能、工作原理及操作方法。掌握电火花线切割加工加工的基本原理，对不同材料进行电火花加工试验，对电参数进行在线测试，对加工结果进行对比分析，讨论工艺参数对加工速度、加工精度以及表面粗糙度等工艺指标的影响规律。要求：、掌握电火花线切割加工加工的基本原理、特性；、电火花线切割加工试件及工具电极丝的预备，并进行各种参数电火花线切割加工工艺试验；、对实验数据进行分析、数据处理，形成可指导实际应用的工艺文件；毕业设计（论文）任务书3对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括毕业设计论文、图表、实物样品等）：1. 完成外文专业资料的翻译；2. 电火花线切割加工原理示意图； 3. 电火花线切割加工试验结果； 4. 电火花线切割加工特性分析； 5. 毕业实习报告；6. 毕业论文；4主要参考文献：1.李明辉.电火花加工理论基础.国防工业出版社，18892.刘晋春，赵家齐. 特种加工. 北京：机械工业出版社，19953.曹风国. 电火花加工技术. 化学工业出版社.20054.苑伟政，马炳和. 微机械与微细加工技术 . 西北工业大学出版社，2000.5.朱荻. 纳米制造技术与特种加工. 2001年中国机械工程年会特种加工技术论文集.北京：机械工业出版社，2001 6.赵万生. 电火花加工技术.哈尔滨工业大学出版社. 20007.袁哲俊，王先逵. 精密和超精密加工技术. 北京：机械工业出版社，1999.7 .8.胡传炘主编.夏志东副主编. 特种加工手册. 北京工业出版社， 20019.余承业. 特种加工新技术. 国防工业出版社.199510.孔庆华. 特种加工.同济大学出版社.1997.511.刘振辉，杨嘉揩.特种加工.重庆大学出版社.1991.512.胡传稀.特种加工手册.北京工业大学出版社.200113.赵万生. 电火花加工技术. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2000. 5.14.赵万生, 敦永丰, 耿春明. 国外电火花最新加工. 2001 年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会, 2001毕业设计（论文）任务书5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划起止日期工作内容1周2周3周4周5-12周14-16周查阅资料，熟悉课题要求，熟悉电火花加工的基本原理；完成外文资料的翻译；绘制电火花线切割加工系统原理图；进行加工试验电极及试件的准备工作；进行电火花线切割加工试验，并对试验结果整理，分析讨论；撰写论文，指导老师审阅；准备毕业论文答辩；所在专业审核意见：负责人：年月日学院意见：院长：年月日扬州大学广陵学院毕业设计（论文）前期工作材料学生姓名：杭润鹏学号： 100007110 教科部：机械电子工程系专业：机械设计制造及其自动化设计（论文）题目：电火花线切割加工工艺设计及试验指导老师：朱永伟材料目录序号名称数量备注1毕业设计（论文）选题、审题表12毕业设计（论文）任务书13毕业设计（论文）实习调研报告14毕业设计（论文）开题报告（含文献综述）15毕业设计（论文）外文资料翻译（含原文）16毕业设计（论文）中期检查表1 2014 年 3月 12日扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）题目申报表设计（论文）题目电火花线切割加工工艺设计及试验题目类型1题目来源A面向专业机械设计制造及其自动化指导教师朱永伟职称教授学位博士从事专业特种加工题目简介：本课题进行电火花线切割加工小孔及三维型面多参数工艺试验，熟悉其加工特性，进行参数优化，为其实际应用建立工艺基础。审核意见：审核人签名：年月日题目类型1、为结合科研；2、为结合生产实际；3、为结合大学生科研训练计划；4、为结合学科竞赛；5、模拟仿真；6、其它题目来源A.指导教师出题； B.学生自定、自拟扬州大学广陵学院毕业设计（论文）实习调研报告学生姓名：杭润鹏学号： 100007110 专业：机械设计制造及其自动化指导老师：朱永伟扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）中期自查表（中期教学检查用）学生姓名杭润鹏学号100007110专业机械设计制造及其自动化班级机械81001班指导教师朱永伟职称教授设计（论文）题目电火花线切割加工工艺设计及试验个人精力实际投入每天平均工作时间6小时迄今缺席天数无出勤率%100%指导教师每周指导次数2每周指导时间（小时）2未指导的周次及原因无毕业设计（论文）工作进度（完成）内容及比重已完成主要内容（30%）待完成主要内容（70%）进展正常存在问题及解决方案指导教师意见：指导教师签名：年月日实习小结实习单位：扬州宏尚科技发展有限公司实习时间：2014年02月25日公司简介：我在毕业设计开始前，参加了社会实习。在那我主要是从事汽车钣金模具的设计。我所在的公司是扬州宏尚科技发展有限公司。扬州宏尚科技发展有限公司，主要从事冲压模具设计开发.应用UG ，AUTOCAD等软件进行二维和三维模具设计。采用AUTOFORM, DYNAFORM分析软件进行工艺分析。先后为多家汽车模具企业设计汽车内外板冲压件模具及电器五金冲压件模具。现代社会，对产品的要求越来越高，包括其设计质量和生产周期。由于技术的广泛运用，使这些要求的实现变得可能。只是由于的高技术性，让企业有时对此力有不逮。所以,用“外委”加工的方式，就成了最佳的选择。秉承着“专业的人，做专业的事”的理念，扬州宏尚科技发展有限公司将以最先进的技术，最快的速度，尽最大的努力，提供给你最完美的设计和加工方案。因为我们知道：给客户时间，就是给自己成长的空间！扬州宏尚科技发展有限公司位于中国历史文化名城扬州市，地理位置优越,交通便利。扬州宏尚科技发展有限公司主要从事汽车及五金冲压模具设计与开发。设计方面主要采用UG ，AUTOCAD等软件进行二维和三维模具设计。采用AUTOFORM, DYNAFORM分析软件进行工艺分析。现有人员16人，其中高级工程师2人、工程师8人、助理工程师6人。先后为国内外进行汽车模具设计及工艺设计。秉承着专业求精，用户至上的宗旨，在为客户的竭诚合作中积累了丰富的经验。服务项目主要从事汽车冲压模具二维设计。汽车冲压模具三维设计图纸造型及样件逆向造型。成型工艺的工艺分析。图1为汽车模具图2为拉延模具设计在公司，我主要是拉延模具的设计，其中包括了凸凹模的设计，压边圈的设计等一系列的设计工作。拉延模具又叫拉深模具，是用于将金属板材拉深成形或弧形零件的模具。比如，小的有金属杯，或大的有汽车的车身成型。首先拿到工艺后要分析各部分，分模线、坯料线、拉延后坯料线、重力坯料线、拉延筋、到底标记、左右标记、CH孔，有时还有弹顶销、穿刺孔和破裂刀位置分模线决定了凸模的外圈轮廓大小；坯料线决定了压料面的大小；从拉延前后坯料线可以看出板料在压料面上的流入情况；重力坯料线决定了定位板定位位置和高度；拉延筋可以控制板料的流入量；到底标记用来检测是否拉伸到位（设计在废料区）；左右标记是产品左右件的标识，来实现焊装白车身的目的；CH孔是在拉延(序)模上的拉延件上冲制的两个模具制造调试用的研模(定位)工艺孔。是带件研合各序模具型面(和形状)的基准。确认拉延模行程和气顶位置：参考工艺文件确定导向形式：根据制件形状确定模具的导向形式，大致分为外导向拉延，内导向拉延，四角导向拉延。本套模具采用内导向。暂定基准高：根据机床对操作高的要求自动线看是否要前后序操作高一致或是浮动范围。本套模具选择闭合高度为800mm。总结：通过实习，我受益菲浅，对模具设计有了深入的了解，学到了书本以外的实践知识，极大地扩大了自己的认知范围，使我充分认识到这门学科具有广阔的发展前景杭润鹏 100007110 2014年4月8日广陵学院毕业设计（论文）前期工作材料学生姓名：杭润鹏学号： 100007110 系部：机械电子工程系专业：机械设计制造及其自动化设计（论文）题目：电火花线切割加工工艺设计及试验指导老师：朱永伟材料目录序号名称数量备注1毕业设计（论文）选题、审题表12毕业设计（论文）任务书13毕业设计（论文）实习调研报告14毕业设计（论文）开题报告（含文献综述）15毕业设计（论文）外文资料翻译（含原文）16毕业设计（论文）中期检查表1 2014 年 04 月 08 日扬州大学广陵学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化设计(论文)题目：电火花线切割加工工艺设计及试验指导老师： 2014年 3 月 12 日扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目电火花线切割加工工艺设计及试验题目来源指导老师出题题目类型为结合科研指导教师学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化开题报告内容：（调研资料的准备与总结，研究目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段、内容及时间安排；完成毕业设计（论文）所具备的条件因素等。）本毕业设计（论文）课题应达到的目的：随着科学技术的进步，具有复杂三维型面及难加工材料零件的应用越来越广泛，普通的机械加工难以满足要求，而特种加工中的电火花线切割加工具有加工效率高成形精度高，可加工任何导电材料的特性，在特种加工中具有重要地位，在现代制造业中有重要应用。本毕业设计课题进行电火花线切割加工小孔及三维型面机理试验，熟悉其加工特性，进行加工参数优化，为其实际应用建立工艺基础。本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起止日期工作内容1周2周3周 4周5-8周9-12周13周查阅资料，熟悉课题要求，熟悉电火花加工的基本原理；完成外文资料的翻译；绘制电火花线切割加工系统原理图；进行加工试验电极及试件的准备工作；进行电火花线切割加工试验，并对试验结果整理，分析讨论；撰写论文，指导老师审阅；准备毕业论文答辩；文献综述一引言：电火花线切割机（WirecutElectricalDischargeMachining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家。基本物理原理自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。二分类：电火花线切割机按走丝速度可分为高速往复走丝电（ReciprocatingtypeHighSpeedWirecutElectricalDischargeMachining俗称“快走丝”）、低速单向走丝花线切割（LowSpeedone-waywalkWirecutElectricalDischargeMachining俗称“慢走丝”和立式自旋转电火花线切割机（VerticalWireElectricalDischargeMachiningmachinetoolWithRotationWire）三类。又可按工作台形式分成单立柱十字工作台型和双立柱型（俗称龙门型）三电火花线切割工艺参数的研究：数控电火花线切割工艺参数的选择，决定着切割质量、切割速度和钼丝的损耗率等，进而影响加工的其它工艺指标。正确使用数控电火花线切割机进行高质量的快速切割，必须对切割工艺参数深刻地理解和掌握。对加工质量具有明显影响的工艺参数主要包括脉冲电流、脉冲宽度、脉冲间隔、走丝速度等，通常需要在保证表面质量、尺寸精度的前提下，尽量提高加工效率。（）脉冲电流：脉冲电源直接决定了切割的厚度和速度，即切割能力，同时脉冲电流决定了加工表面质量。电火花线切割加工表面由大量放电坑堆积而成，放电坑的形状和尺寸决定了表面粗糙度的大小，而放电坑的形成与脉冲电流直接相关。脉冲宽度的大小标志着单个脉冲能量的强弱，因此脉冲电流对加工表面粗糙度的影响最显著。因为粗糙度的优劣取决于放电坑的大小，因此，在选择电参数时，脉冲宽度是首选，通过缩短脉冲宽度来减小放电能量进而降低表面粗糙度。）脉冲间隔：脉冲间隔对切割速度影响较大，脉冲间隔越小，单位时间放电加工的次数越多，因而切割速度也越高。同时，电参数选择不当也是引起断丝的一个重要原因。所以要根据工件厚度选择合理的电参数，将脉冲间隔拉开一些，有利于熔化金属微粒的排出，同时峰值电流和空载电压不宜过高，否则使单个脉冲能量变大，切割速度加快，容易产生集中放电和拉弧，引起断丝。根据工件厚度选择合适的脉冲间隔：脉冲间隔不能太小，否则容易产生短路，也不利于冷却和电蚀物的排出；脉冲间隔过大，将影响表面粗糙度及加工速度。当切割厚度较大的工件时，应尽量选用大脉宽电流，适当加大脉冲间隔，以充分消除放电产物，形成稳定切割。要增强排屑效果，提高切割的稳定性，一般脉冲间隔在范围内基本能适应各种加工条件。）切割速度：走丝速度对切割速度具有一定影响，随着走丝速度的提高，切割速度将明显增加。但是，高速度会引起电极丝较大的振动而使工件表面质量恶化。因此，在保证加工质量的前提下，选择一个具有适当加工速度的合理走丝速度，一般走丝速度在。最佳切割速度范围可按照设备说明选定或用试验来确定，由于材料的厚薄度，材质不同，熔点高低，热导率大小以及熔化后的表面张力等因素，切割速度也相应的变化。）加工电压：一般认为电源正常输出电压即为切割电压。线切割机通常有较高的空载电压和工作电压，当电流一定时，电压的提高意味着切割能力的提高，但是易造成电极丝振动，工件表面粗糙度变差，加工精度有所降低。一般选择原则如下：高度在以下的工件，加工电压选择在；高度在的工件，加工电压选择在；高度在以上的工件，加工电压选择在。四电火花线切割的应用范围在目前的生产中，数控电火花线切割技术应用广泛，不仅是因其加工效率高精度高，更重要的是其加工范围广泛。数控电火花线切割可加工下列工件： 1、电火花成形用电极线切割技术适合加工一般穿孔加工用、带锥度型腔加工用及微细复杂形状的电极，同时还有铜钨、银钨合金之类的电极材料。2、模具适用于加工各种形状的冲模、注塑模、挤压模、粉末冶金模、弯曲模等。3、零件适合于线切割加工的零件：1)各种形状孔及键槽；2)齿轮内外齿形；3)窄长冲模；4)斜直纹表面曲面体;5)各种平面图案。利用线切割加工零件的优势：可加工试验样件、各种型孔、特殊齿轮凸轮、成型刀具等复杂形状零件及高硬材料的零件；可进行微细结构、异形槽和标准缺陷的加工；可在坯料上直接割出零件；加工薄件时可多片叠在一起加工。本科生毕业论文毕业论文题目电火花线切割加工试验及参数优化分析学生姓名专业机械设计制作及其自动化班级指导教师完成日期 2014 年 6 月 3 日摘要随着科学技术的进步，具有复杂三维型面及难加工材料零件的应用越来越广泛，普通的机械加工难以满足要求，而特种加工中的电火花加工具有成形精度高，可加工三维曲面的任何导电材料的特性，在特种加工中具有重要地位，在现代制造业中有重要应用。本毕业设计课题在熟悉电火花线切割加工机的组成部分、功能、工作原理及操作方法基础上，进行电火花线切割加工工艺设计及机理试验，熟悉其加工特性，进行加工参数优化，为其实际应用建立工艺基础。对不同电参数进行加工试验，对加工结果进行对比分析，讨论工艺参数对加工速度、加工精度以及表面粗糙度等工艺指标的影响规律。关键词：电火花线切割基本原理参数优化工艺设计AbstractWith the progress of science and technology,application andhas acomplex three-dimensional surfaceand difficult to machine materials,parts of themore extensive,generaldifficult to satisfy the requirements ofmachining,and themachiningofWEDMwithhigh forming precision,characteristic ofany conductive materialcan be processed3D surface,has an important position in theconstructionprocess,there arean important applicationin modern manufacturing industry.The graduation project in the familiar WEDM wire cutting machine component, function, working principle and method of operation, based on the conduct WEDM process design and testing mechanism, familiar with its processing characteristics, processing parameters optimized for the practical application of the process to establish the foundation. Different electrical parameters for processing test, the results of a comparative analysis of the process, discuss the impact of the law of process parameters on processing speed, precision and surface roughness technology indicators. Keywords: WEDM Fundamental Parameter optimization Process Design 目录摘要IIAbstractIII第一章引言11.1 电火花线切割的发展11.2 电火花线切割机床的分类21.3 电火花线切割的加工环境31.4 本章小结4第二章电火花线切割加工的机理及应用52.1电火花线切割加工原理52.2电火花线切割加工物理过程72.3电火花线切割加工的特点102.4电火花线切割加工的局限性132.5电火花线切割加工的应用132.6本章小结14第三章电火花加工设备153.1机床传动系统163.2机床操作步骤173.3机床控制系统193.4 本章小结21第四章加工试验及分析224.1试验简介224.2电极工具头制作334.3本章小结36第五章试验总结体会及前景375.1实验总结375.2体会385.3前景395.4 本章小结39致谢40参考文献41 IV 杭润鹏电火花线切割加工工艺设计及试验第一章引言1.1电火花线切割的发展电火花线切割机（WirecutElectricalDischargeMachining简称WEDM），属电加工范畴，是由前苏联拉扎林科夫妇研究开关触点受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、氧化而被腐蚀掉，从而开创和发明了电火花加工方法。线切割机也于1960年发明于前苏联，我国是第一个用于工业生产的国家。目前电火花线切割加工技术的研究与发展趋势主要表现在以下几个方面:1.新型走私系统2.油基工作液3.自动化，人工智能技术4微细电火花线切割加工5.多次切屑工艺今后的趋势是将在以下几个方面进行深人开发研究：1）开发和完善开放式的数控系统。目前高速走丝电火花线切割机所用的数控软件是在DOS基础上开发的，有很大的局限性，难于进一步扩充其功能。现在应加速向以pc机为基础的开放式、多任务管理与控制系统发展，以便充分开发PC机的资源，扩充数控系统功能。2）继续完善数控电火花线切割加工的计算机绘图、自动编程、加工规机控制及其缩放等功能，扩充自动定位、自动找中心、低速走丝及自动穿丝、高速走丝及自动紧缩等功能，提高电火花线切割加工的自动化程度。3）研究放电间隙状态数值检测技术，建立伺服控制模型，开发加工过程伺服进给自适应控制系统。为了提高加工精度，还应对传动系统的丝距误差及传动间隙进行精确检测，并利用PC机进行自动补偿。4）开发和完善数值脉冲电源，并在工艺试验基础上建立工艺数据库，开发加工参数优化选取系统，以帮助操作者根据不同的加工条件和要求合理选用加工参数，充分发挥机床潜力。5）深人研究电火花线切割加工工艺规律，建立加工参数的控制模型，开发加工参数自适应控制系统，提高加工稳定性。6）进一步开发有自主版权的电火花线切割和人工智能软件。积极采用现代技术，促进电火花线切割技术发展今后的电火花线切割技术开发研究将会涉及到：用激光测量技术来分析研究机床零部件的制造质量；用有限元技术来分析机床结构的力学性能和热稳定性；用陶瓷等新材料来制造机床的关键零部件及其工夹具；用模糊控制技术来开发伺服进给和加工参数控制系统；用人工神经网络技术来研究各种复杂系统的输入量与输出量之间的关系,并建立相关的神经网络模型；用数值模拟（计算机仿真）技术上的各种疑难问题，并预测其结果；用专家系统或人工智能系统来控制加工过程等。1.2 电火花线切割机床的分类1.2.1电火花线切割机床根据电极丝的运行方向和速度电火花线切割机场通常风味两大类：一类是往复高速走丝电火花线切割机床，一般走丝速度为8-10m/s,这是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式；另一类是单向低速走丝电火花线切割机床，一般走丝速度低于0.2m/s，这是国外生产和使用的主要机种。1.2.2 按电极丝运动轨迹的控制形式分（一）靠模仿形控制电火花线切割机床靠模仿形电火花线切割机床，其在进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的靠模，加工时把工件毛坯和靠模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧的贴着靠模边缘作轨迹运动，从而切割出与靠模形状和精度相同的工件。（二）光电跟踪控制电火花线切割机床光电跟踪控制电火花线切割机床，其在进行线切割前，先根据零件图样按一定比例描绘出一张光电跟踪图，加工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光点头始终追随墨线图形的轨迹运动，再借助于电气、机械的联动，控制机床工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动，从而切割出与图样形状相同的工件。（三）数字程序控制电火花线切割机床数字程序控制电火花线切割机床，采用先进的数字化自动控制技术，驱动机床按照加工前根据工件几何形状参数预先编制好的数控加工程序自动完成加工，不需要制作靠模样板也无需绘制放大图，比前面两种控制形式具有更高的加工精度和广阔的应用范围，目前国内外95%以上的电火花线切割人机床都以采用数字化。1.2.3按加工尺寸范围分类按加工尺寸范围可分为大，中，小型，还可以分为普通型于专用型等。目前国内外的线切割机床采用不同水平的微机数控系统，从单片机，单板机到卫星计算机系统，一般都还具有自动编程的功能。1.3电火花线切割的加工环境环境的选择与线切割电放电加工设备及其操作人员有直接关系，环境选择的好坏有以下影响：其一，损坏设备性能及精度，使其机床寿命缩短；其二，影响工件加工精度，造成品质不良；其三，对操作者的安全及身体健康也有危害。故而，在环境场所的选择应考虑以下事项：1满足线切割机床所要求的空间尺寸2选择能承受机床重量的场所3选择没有振动和冲击传入的场所。线切割放电机床是高精度加工设备，如果所放置的地方有振动和冲击，将会对机台造成严重的损伤，从而严重影响其加工精度，缩短其使用寿命，甚至导致机器报废。4选择没有粉尘的场所，避免流众多的通道旁边。(1) 线切割放电机器之本身特性，其空气中有灰尘存在，将会使机器的丝杆受到严重磨损，从而影响使用寿命。(2) 线切割放电机器属于计算机控制，计算计所使用的磁盘对空气中灰尘的要求相当严格的，当磁盘内有灰尘进入时，磁盘就会被损坏，同时也损坏硬盘。(3) 线切割放电机本身发出大量热，所以电器柜内需要经常换气，若空气中灰尘太多，则会在换气过程中附积到各个电器组件上，造成电器组件散热不良，从而导致电路板被烧坏掉。因此，机台防尘网要经常清洁。5选择温度变化小的场所，避免阳光通过窗户和顶窗玻璃直射及靠近热流的地方。(1)高精密零件加工之产品需要在恒定的温度下进行，一般为室温20C。(2)由于线切割放电机器本身工作时产生相当大的热量，如果温度变化太大则会对机器使用寿命造成严重影响。6选择屏蔽屋：因线切割放电加工过程属于电弧放电过程，在电弧放电过程中会产生强烈的电磁波，从而对人体健康造成伤害，同时会影响到周围的环境。7选择通风条件好，宽敞的厂房，以便操作者和机床能在最好的环境下工作.图1.1为电火花线切割加工机床1.4本章小节本章节主要是对电火花线切割的发展介绍，了解电火花线切割的未来发展和目前电火花线切割加工技术的研究与发展趋势。了解电火花线切割机床的分类以及加工环境，为以后的加工提供理论的支持。第二章电火花线切割加工的机理及应用2.1 电火花线切割加工原理电火花线切割加工的基本原理是利用移动的细金属导线（铜丝或者钼丝）作电极，利用脉冲电源对工件进行脉冲火花放电，利用数控技术控制电极丝相对工件运动，可切割成形各种二维、三维表面。自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致，从而达到加工物被加工，使之成为合乎要求之尺寸大小及形状精度的产品。图2.1电火花线切割原理1绝缘底板2工件3脉冲电源4钼丝5导向轮6支架7贮丝筒2.1.1低速走丝线切割加工基本原理低速走丝电火花线切割机床的电极丝作低冲单向运动,一般走丝速度为0.2 15m/min。低速走丝电火花线切割加的电极丝为黄铜丝、镀锌黄铜丝或者钼丝，电极丝直径一般为 0.100.35mm。图2.2所示为低速走丝电火花线切割工艺装置示意图。电极丝的路径是从储丝筒6出来，经过上导轮后穿过要切割的工件，再经过下导轮，被收丝筒11没收或排出不再重复使用。被切割的工件2固定在工作台7上，被切割面水平放置。在切割过程中，工件在工作台上受电动机8、9的拖动，在水平方向按照预置的XY轨迹伺服运动，电极丝除了由上至下不停运转外，还可以下导轮为轴心，上导轮在上拖板的拖动下按预置轨迹作方向的运行，这些运动的合成可以切割出不同曲面及锥面的工件。脉冲电源1的正、负极性通过进电块分别加在工件和电极丝上，为放电加工提供脉冲能量。低速走丝的加工方式一般为浸液式，工作液为去离子水，与高速走丝线切割相比，低速走丝对工作液的要求比较高，工作液的电阻率、离子数量、杂质含量都要严格控制在允许范围内。由于低速走丝的电极丝张力可以得到很好的控制，电极丝的振幅影响比较小，在加上工作液的电阻率也比高速走丝的电阻率高许多，因此低速走丝线切割加工时，间隙电压以及伺服跟踪速度与电火花成形加工相似。1脉冲电源 2工件 3工作液箱 4一去离子水 5泵 6储丝筒 7工作台 8X轴电动机 9一数控装置10Y轴电动机 11一收丝筒 12电极丝13进电块图2.2低速走丝电火花线切割工艺装置示意图2.1.2高速走丝线切割加工基本原理高速走丝电火花线切割机床的主要特点是电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为7 11m/s，电极丝的直径为为0.120.22mm，电极丝的材料为钼丝。图2.3所示为高速走丝电火花线切割工艺装置示意图。它是利用电极丝4作为工具电极进行切割的，电极丝穿过工件上预钻好的小孔，经导轮3由储丝筒2带动电极丝作正反向交替运转。加工能量由脉冲电源8供给，靠进电块分别加在电极丝及工件两端。工件安装在工作台上，由数控装置1按加工要求发出指令，控制执行电动机11带动工作台在水平X、Y两个坐标方向移动，加工出的零件截面形状与设计轨迹完全相同。如果机床带有锥度切割装置，上下导轮受步进电动机驱动的十字托板控制，使电极丝与中心线偏移角度，并与X、Y轴的运动轨迹合成来实现锥度加工，从而可以实现各种变截面零件加工。在加工时，由喷嘴6将工作液以一定的压力喷向加工区。高速走丝线切割加工因为电极丝往复运动后容易松丝，张力不好控制，电极丝振动明显，极间短路是不可避免的。为了抑制电极丝的振幅，一般都采用过跟踪方法控制切割的进给速度，换句话说就是加工过程中，间隙电压偏短路。为了避免由于频繁短路造成烧丝现象发生，利用提高电极丝的运转速度，靠高速运转的电极丝向放电间隙内带人的工作液的速度加快，冲液量加大，蚀除物更有效地排出，同时有助于断弧和消除电离，这也是高速走丝线切割的电极丝运行速度相对较高的原因之一。1一贮丝筒 2走丝溜板 3丝架 4一上滑板 5一下滑板 6床身电源 7电源、控制柜图2.3往复高速走丝线切割加工设备组成 2.2电火花线切割加工物理过程在液体介质中进行单个脉冲放电时，材料电蚀过程大致可分为介质击穿和通道行为、能量转换和传递、电蚀产物的抛出三个连续的阶段。但实际电火花加工中，必须连续多次进行脉冲放电。为使每次脉冲放电正常进行，一般情况下，相邻两次脉冲放电之间还要有间隙介质消电离的过程。2.2.1 微观过程 2.2.1.1.击穿和通道形成通常电火花加工是在液体介质中进行的，电极之间介质的击穿是脉冲放电的开始阶段。两极间的液体介质中含有各种杂质，当有电场杂质被吸向电场强度最大区域，并沿电力线形成特殊的接触桥，缩小了实际的极间距离，降低了极间击穿电压，即在相同电压下大大提高了电场强度。另外两电极的围观表面凹凸不平，不平程度有时甚至可以和极间距离想比拟，使得极间电场强度很不均匀。电场强度最大的地方发生电子发射，阴极表面溢出电子，在电场作用下，电子高速向阳极运动，并在运动中撞击介质的中性分子和原子，产生碰撞电离，形成正负粒子，导致带电粒子雪崩式增多。当电子到达阳极时，介质被击穿，产生火花放电，形成导电通道，随后电源中积聚的能量沿放电通道注入两级放电点及间隙中。2.2.1.2.介质热凤解、材料热熔化、汽化热膨胀两极的介质一旦被击穿，电源就通过放电通道瞬时释放能量，把电能大部分转换为热能，用于加热两极放电点和间隙通道，两极放电点被局部熔化和汽化，通道中的介质被汽化或分解，还有一些热量在传导、辐射过程中消耗掉。热能与电火花加工的关系很大，它在放电间隙中的分布与电位分布有关。加工放电部位可由图2.4所示的放电痕剖面示意图清晰可见。中间是电离子体导电通道，叫做放电柱。放电柱中带电粒子由电场加速，电子奔向阳极，正离子奔向阴极。放电柱与阳极表面的一层阳极区域，形成阳极压降。同样，放电柱与阴极表面之间极薄的一层为阴极区域，形成阴极压降。脉冲放电是，在放电柱等离子体中存放着大量电子，这些电子一部分来源于阴极发射，一部分来源于通道中介质的电离。在电场的作用下，具有一定动能的电子奔向阳极，轰击阳极表面，动能转化为热能。电子数目越多，或者说，电子流越大，电子传递给阳极的能量就越大。正离子同样具有一定的动能，在电场作用下奔向阴极表面。这样，传递给阴极的能量主要决定于正离子数目及其动能和复合能的大小，电压越大，电场作用越强。图 2.4放电痕剖面示意图2.2.1.3.电蚀产物的抛出脉冲放电的初期，热源产生的瞬时高温，使电极放电点部分材料汽化。汽化过程中，产生很大的热爆炸力，使加热至熔化状态的材料被挤出或溅出。电极蒸汽、介质蒸汽以及放电通道的急剧膨胀，也会产生相当大的压力，参与熔化材料的抛出过程。脉冲持续时间较短时，这种热爆炸力抛出效应较显著。脉冲放电期间，电流的电磁效应产生电磁力。作用在放电熔化区内的电磁力的方向与电极表面成一角度，可分解成两个分力，即轴向力和径向力，它们的大小随放电时间而变化。当轴向力指向电极内部时，可将熔融材料压出，径向力却阻碍其被压出。随着放电时间的变化，电力线分布也变化。当轴向力减少、径向力增大时，熔化区将处于较高的压力下，提高了熔融材料的沸点。这时，在过熔融材料内产生汽化中心，引起爆炸，将熔化材料抛出。这种效应在脉冲持续时间较长、电流较大的情况下比较明显。在放电电流结束后的若干时间内，由于液体动力作用，熔化材料还会大量抛出。因为放电过程产生气泡，随着脉冲电流的增大，气泡内压力增高。电流经过最大值后，汽化速度降低，气泡内的压力降低，气泡壁上蒸汽冷凝以及液体运动的惯性均导致气泡内压力的降低，电流结束后，气泡继续扩展，残余蒸汽继续冷凝，致使气泡内压力急剧下降，甚至降到大气压力以下，形成局部真空，使高压力下溶解在熔融和过热的气体放出，材料本身沸腾，使得熔融的液滴和蒸汽从小坑中再一次抛出，至此放电小坑最后形成。总之，材料的抛出是热爆炸力、电磁力、流体动力的等综合作用的结果。图2.5线切割时的极间电压波形2.3电火花线切割加工的特点电火花线切割加工与其他电火花加工一样，其加工速度与工件材料的力学性能（硬度和韧性）无关，常用来加工淬火钢、硬质合金。磁钢以及不锈钢等金属材料，也可以加工金刚石、陶瓷之类的非金属材料。电火花线切割的工艺特点可以归纳如下：（1）它是用一根细长（0.030.35mm）的金属丝作工具电极，而不需要制成特定形状的成形电极；（2）加工对象主要是平面形状，当机床上装有能使电极丝上、下导向器相对偏移的装置之后，还可以加工锥面或上下面异形的以直线为母线的复杂曲面；（3）因电极丝直径很细，切缝很窄，有利于材料的利用，还适合加工细微零件，如采用0.03mm钼丝作电极丝，切缝可以减小到0.04mm，内角半径小到0.04mm；（4）因电极丝细长，并不断更新（单向低速走丝）或往复使用，电极丝的丝径损耗很小，因而加工精度很高；（5）常用水基工作液（去离子水或乳化液），不会发生火灾，有助于实现无人看管下的连续运转；（6）依靠数控系统的丝径偏移补偿功能，可以方便地调节凹、凸模的配合间隙，依靠锥度切割功能还可以实现凹、凸模一次同时加工；（7）自动化程度高、操作方便、加工周期短、加工成本低。电火花线切割加工的过程的工艺和机理，与电火花成形加工既有特性又有共性。1.电火花线切割加工与电火花成形加工的共性表现：a.线切割加工的电压、电流波形与电火花加工的基本相似。单个脉冲也有多种形式的放电状态，如开路、正常火花放电、短路等。b.线切割加工的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律，材料的可加工性等也都与电火花加工的基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。2.电火花线切割加工与电火花成形加工的不同特点表现：a.不需像电火花成型加工那样制造特定形状的电极，只要输入控制程序；b.加工对象主要是平面形状，当机床上加上能使电极丝作相应倾斜运动的功能后，也可加工锥面；c.利用数字控制的多轴复合运动，可方便地加工复杂形状的直纹表面；d.依靠计算机对电极丝轨迹的控制和偏移轨迹的计算，可方便地调整凹凸模具的配合间隙，依靠锥度切割功能，有可能实现凹凸模一次同时加工；e.常用去离子水(低速走丝机)和乳化液(高速走丝机)作工作液，不会起火，可连续运转；f.自动化程度高、操作方便、加工周期短、成本低。 2.3.1电火花线切割加工与电火花成形加工的特性比较表2.1为电火花线切割加工与电火花成形加工的特性比较特性电火花线切割加工电火花成形加工放电加工机理电火花线切割加工与电火花成形加工的放电机理是一样的，都是基于电极与工件之间脉冲放电时的电火花腐蚀，实现对工件的蚀除加工过程电极形状用细长的金属丝作为电极丝，电极丝一般为：钼丝、黄铜丝、镀锌黄铜丝，电极丝的直径为0.1-0.35mm普通电火花成形加工电极做成与工件的形状基本一致（但是展成电火花加工及旋转限位伺服加工的电极除外）。电极的材料为：纯铜、黄铜、石墨等机床结构电火花线切割机床一般由：床身、XY工作台、线架（或称十字托板）、储丝筒、工作液、循环系统、电源及控制柜组成电火花线成形机床主要由：床身、XY工作台、工作液槽、储液箱、电源及控制柜组成电极与工件伺服运动轨迹及方式电火花线切割机床加工时作为电极丝要作往复或单向运转。同时电极丝与工件还要作几个方向的相对运动，首先是工作台X轴Y轴在水平方向按预置轨迹伺服进给，另外线架的上导轮还要带着电极丝按照预置轨迹伺服进给，另外线架的上导轮还要带着电极丝按照预置轨迹沿U轴V轴（分别与X轴Y轴平行）伺服进给，两种伺服运动的合成实现各种特殊曲面的加工。在加工同截面的工件时，预置的运动轨迹与工件的外形是一致的电火花成形加工伺服运动方式是以主轴头上、下伺服运动为主工作台可以沿X轴Y轴作短距离的平动，有些机床的主轴头加上旋转附件可以实现在上、下伺服的同时还有旋转伺服运动，这两项运动的合成可以实现螺旋加工。目前数控电火花成形加工的轨迹可以预置，加工轨迹与最终加工的形状可能不一样影响加工精度及效率的参数影响电火花线切割加工精度和效率的主要参数有：电源电压、脉冲宽度、脉冲停歇时间、脉冲峰值电流、间隙电压、伺服跟踪速度、工作厚度、电极丝转速、冲液压力以及液体成分等影响电火花成形加工精度和效率的主要参数有：电源电压、脉冲宽度、脉冲停歇时间、脉冲峰值电流、间隙电压、伺服跟踪速度、加工深度、抬刀排屑次数及时间、冲液压力放电介质的成分等衡量加工效率的单位mm2/minmm3/min加工的工件形状及对毛坯的要求用于电火花线切割加工的工件不能是不通孔式。毛坯首先要求是导电材料，已经完成热处理工序，有定位基准面，有些工件需要钻加工预备孔用于电火花成形加工的工件毛坯首先要求是导电材料，已经完成热处理工序，有定位基准面。加工的工件可以是不通孔式放电加工介质用于电火花线切割放电加工常用介质为：线切割专业乳化液、线切割专用水基工作液、去离子纯净水、煤油电火花成形加工常用介质为：普通煤油或电火花专用加工煤油工作液供给方式电火花线切割加工的工作液供给方式分为冲液式和浸液式两种电火花成形加工的工作液供给方式一般为浸液式加冲液式2.4电火花线切割加工的局限性2.4.1.加工精度有限数控高速走丝电火花线切割加工机床受到电极丝损耗、机械部分的结构与精度、进给系统的开环控制、加工中工作液导电率的变化、加工环境的温度变化及本身加工特点（如运丝速度快、振源比较多、导轮磨损大、电极丝换向）等因素影响，机床的加工精度被局限起来。2.4.2.切割过程易断丝数控高速走丝电火花线切割机床的电极丝张力是固定不可调的，在加工的过程中，电极丝的抖动较大，这使得电极丝容易出现断丝现象，从而导致加工不连续，并需要有工人监督，随时解决断丝现象，从而降低人员的利用率。2.5电火花线切割加工的应用电火花线切割加工不仅有很多工艺特点，而且非常经济有效，为新产品试制、精密零件加工及模具制造开辟了一条新的工艺途径。现已广泛用于国民经济各个生产制造部门，并成为一种必不可少的工艺手段。目前主要用于冲模、挤压模、拉伸模、塑料模、电火花成形用的工具电极以及各种复杂零件加工等。1.加工模具适用于各种形状的冲模。调整不同的间隙补偿量，只需一次编程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等。模具配合间隙、加工精度通常都能达到0.010.02mm (双向高速走丝线切割机）和0.0020.005mm (单向低速走丝线切割机）的要求。此外，还可加工挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑压模等，也可加工带锥度的模具。2.切割电火花成形加工用的电极一般穿孔加工用的电极以及带锥度型腔加工用的电极，以及铜钨、银钨合金之类的电极材料，用线切割加工特别经济，同时也适用于加工微细复杂形状的电极。3.加工零件在试制新产品时，用线切割在坯料上直接割出零件，例如试制切割特殊微电机硅钢片定转子铁心，由于不需另行制造模具，可大大缩短制造周期、降低成本。另外修改设计、变更加工程序比较方便，加工薄件时还可多片叠在一起加工。在零件制造方面，可用于加工品种多，数量少的零件，特殊难加工材料的零件，材料试验样件，各种型孔、型面、特殊齿轮、凸轮、样板、成型刀具。有些具有锥度切割的线切割机床，可以加工出“天圆地方”等上下异形面的零件。同时还可进行微细加工，异形槽和标准缺陷的加工等。2.6本章小节本章节主要是电火花线切割加工原理的主要分析，了解低速走丝和高速走丝的工作原理以及加工特点；了解电火花线切割的加工特点，分析电火花线切割和电火花成型加工的异同；了解电火花线切割的局限性，以便解决加工过程中出现的问题；知道电火花线切割加工的应用。第三章电火花加工实验设备图3.1 DK7740E电火花数控线切割机床图中，1为床身，2为坐标工作台， 3为走丝结构，4为丝架，5为夹具，6为附件（冷却液箱在机床后侧，图中为给出）图3.1为实验的型号为DK7740E电火花数控线切割机床。机床由主机和控制台两部分组成。机床主机部分由床身、坐标工作台、锥度切割装置走丝机构、丝架、工作液箱、夹具、附件等部件组成.表3.1为机床主要参数机床型号 DK7740E工作台台面尺寸mm900x600工作台行程mm400x500最大切割厚度mm400最大切割锥度mm6/100精度mm0.015粗糙度mRa1.2-2.5生产率mm2/min100电极线（钼丝） 0.15-2工作液 DX-1&DX-4混合皂化液脉冲电源 GD-10控制柜 CNC-10/12工作电源 380V/415V 50HZ 三相功耗kw1.8机床尺寸cm168x140x138重量T2.3备注变跨距3.1机床传动系统3.1.1工作台的传动路线（见图3.2)X向：控制系统发出进给脉冲-步进电机D-齿轮4/齿轮3-横向丝杠1-螺母8；Y向：控制系统发出进给脉冲-步进电机E-齿轮5/齿轮6-纵向丝杠2-螺母7；控制系统每发出一个脉冲，工作台就移动0.001mm，通过X、Y向两个摇手柄也可以使工作台实现X、Y向移动。图3.2工作台传动系统图3.1.2运丝部件的传动路线（见图3.3）电动机G-联轴器-运丝筒高速旋转-齿轮9/齿轮10-齿轮11/齿轮12- 丝杠13-螺母14带动拖板-行程开关。运丝装置带动电极丝按一定线速度运行，并将电极丝整齐地排绕在运丝筒上，行程开关控制运丝筒的正反转。图3.3运丝装置传动系统图3.1.3线架运丝筒旋转带动电极丝往复运动，排丝轮、导轮保持电极丝轨迹、导电块进电。线架由两步进电机控制线架做U、V方向运动，实现锥度切割。3.2机床操作步骤1.开机，电源开关QS左旋。2.把加工程序输入控制台。3.E型机床根据工件的厚度调整线架跨距（切割工件时不允许调整线架跨距）。4.安装工件。注意：a.装夹工件前先校正电极丝与工作台的垂直度。b.选择夹具，A型机切割锥度零件时夹具需安装垫块，切割无锥度零件时取下垫块。E型机为一种夹具。c.将夹具固定在工作台上。d.装夹工件时应根据工件图纸要求用百分表等量具找正基准面，使其与工作台的X向或Y向平行。e.装夹工件位置应使工件的切割区控制在机床行程范围内。f.装夹工件时应保证在切割过程中工件与夹具不应碰到线架的任何部分。g.工件装夹完毕要清除工作台面上的一切杂物。5.绕电极丝。6.开运丝开关。7开水泵开关，调节喷水量。开水泵时，应先把调节阀关掉，然后逐渐开启，调节至水柱包容电极丝射向切割区即可，水量不必太大。注意：开水泵时，如不关闭或关小调节阀，会造成冷却液飞溅 8.开脉冲电源选择电参数9.将控制台上的波段开关旋到自动加工档，启动程序运行，进入切割时调节电位器旋钮，观察机床电流表，调节使指针稳定(允许电流表指针略有晃动)。10.加工结束后应先关闭水泵开关，然后关闭运丝开关，检查X、Y座标是否到达终点，到终点时拆下工件，清洗并检查质量。未到终点时应检查程序是否有错、控制台是否有故障。注意：机床电气操纵面板和控制台控制面板上都有红色急停按钮开关，工作中如有意外情况，按下此开关即可断电停机！下图为加工现场画面如图3.4 图3.4加工过程图注意事项1、开机前，检查各电器部件是否松动，如有断丝和部件脱落应及时通知专业人员维修。2、检查钼丝的张力情况。3、检查导轮是否有损伤并及时调换工作面位置，防止卡断钼丝。4、检查挡丝棒如出现沟通槽，应及时调整工作面位置，防止卡断钼丝。5、检查机床润滑部位应有足够的润滑油。6、日常保养。7、横向进给齿轮箱和纵向给进齿轮箱，每班应加30号机油一次。8、储丝筒各传动轴，储丝筒丝杆螺母，储丝筒拖板板导机，每板应加30号机油一次。3.3机床控制系统图3.5 机床控制面板3.3.1操作面板机床电器装在控制柜的后面门内，工作过程大致如下：1、合上三相四线电源闸刀，再合上控制柜内右侧（从后门打开看）的空气开关，放开11紧急停止按钮，控制柜电源接通。2、按下12走丝停止按钮，启动变频器，走丝电机开始转动。3、切割工件前按下 15工作液开启按钮4、停止加工可按13走丝启动按钮和16电源开关，或者直接按下11紧急停止按钮。（尽量少按急停按钮）1间隙电压表 2加工电流表 3脉冲宽度选择档指示灯 4脉冲间隔选择档指示灯 5功放管数选择档指示灯 6电流选择档指示灯 7显示屏 8选择按钮 9增加按钮 10减少按钮 11紧急停止按钮 12走丝停止按钮 13走丝启动按钮 14工作液关闭按钮 15工作液开启按钮 16电源开关图3.6控制面板图3.7显示屏图3.8系统主屏幕示意图图3.9 屏幕显示图表说明3.4本章小结本章节主要是对电火花线切割机床的了解，知道型号为DK7740E电火花数控线切割机床的组成及主要参数；了解机床工作台及传丝机构的传动系统；知道机床的具体操作步骤，注意操作过程中经常出现的问题。了解电火花线切割机床的操作系统和操作指令。第四章加工试验及分析4.1试验简介4.1.1试验方式试验方式是对几种不同材料进行不同参数加工试验。在电火花线切割加工试验之前，对所需要的相关参数进行了选择。如：电流、脉宽、脉间、间隙、电极规格与工件材料、加工面积、加工深度等，试验这些参数对加工生产率、精度、表面粗糙度的影响规律。4.1.2试验设备试验所采用的设备是电火花线切割加工机，型号为DK7740E，通过选择不同的参数对工件进行试验。4.1.3试验过程（1）装夹工件。工件在电火花线切割加工前，必须借助通用或专用的夹具及测量仪器进行装夹和校正。（2）对刀。（3）设置加工参数并进行加工。对刀以后，开启工作液，在机床电脑上设置加工参数。加工参数设定好后待工作液达到规定的深度后，按下启动按钮进行加工。4.1.4试验结果记录加工参数与波形的记录。加工的各种参数直接可以从显示器中读出，包括脉冲宽度，脉冲间隔，峰值电流的记录。以下是试验数据记录：第1次加工试验此次加工零件为上钳体，下图为该加工零件的三视图。零件的材质选用40Cr，机床选用电火花线切割机床型号为DK7740E。加工零件的外轮廓，如图4.1所示：图4.1 机床加工上钳体零件路线图加工完成后，选用加工中心对零件进行钻孔，洗削等数控加工。通过改变加工过程中机床的脉宽，电压，电流，进给速度等参数，观察表面加工质量及粗糙度，分析数据，确定最佳的参数。图4.2上钳体零件图图4.3上钳体加工成果图表4.1为上钳体加工数据比较比较影响参数脉冲宽度电压材料电流进给速度时间表面质量13585V40Cr3.3A40mm2/min6.5h较好24085V40Cr3.3A40mm2/min6h较好34585V40Cr3.3A40mm2/min5.5h变差44080V40Cr3.3A40mm2/min6.4h较差54090V40Cr3.3A40mm2/min5.6h较好64085V40Cr3A40mm2/min6.5h变好74085V40Cr4A40mm2/min5.5h较差84085V40Cr3.3A30mm2/min6.6h变好94085V40Cr3.3A50mm2/min5.4h较差实验多次后，数据分析，得到以下最佳的参数厚度：36cm材料：40Cr脉宽：40s电流：3.3A电压：85V运丝速度：10m/s工作液：专用乳化液（绝缘）丝直径： 0.18mm进给速度：40mm2/min加工时间：6h精度：0.02mm粗糙度：3.2m 第2次加工试验此次加工零件为下钳体钻孔底座，下图为该加工零件的三视图。零件的材质选用40Cr，机床选用电火花线切割机床型号为DK7740E。加工零件的外轮廓，如图4.4所示：图4.4为下钳体钻孔底座加工零件轮廓路线通过改变加工过程中机床的脉宽，电压，电流，进给速度等参数，观察表面加工质量及粗糙度，分析数据，确定最佳的参数。图 4.5下钳体钻孔底座零件图表4.2为下钳体钻孔底座加工数据比较比较影响参数脉冲宽度电压材料电流进给速度时间表面质量13585V40Cr3.3A40mm2/min40min较好24085V40Cr3.3A40mm2/min30min较好34585V40Cr3.3A40mm2/min25min变差44080V40Cr3.3A40mm2/min40min较差54090V40Cr3.3A40mm2/min25min较好64085V40Cr3A40mm2/min35min变好74085V40Cr4A40mm2/min25min较差84085V40Cr3.3A30mm2/min35min变好94085V40Cr3.3A50mm2/min25min较差实验多次后，数据分析，得到以下最佳的参数厚度：15cm材料：40Cr脉宽：40s电流：3.3A电压：85V运丝速度：15m/s工作液：专用乳化液（绝缘）丝直径： 0.18mm进给速度：40mm2/min加工时间：30min精度：0.02mm粗糙度：1.6m 图4.6下钳体钻孔底座三维造型图第3次加工试验此次加工零件为冲击试样，下图为该加工零件的三视图。零件的材质选用40Cr，机床选用电火花线切割机床型号为DK7740E。加工零件的外轮廓，如图4.7所示：图4.7 冲击试样加工零件轮廓路线通过改变加工过程中机床的脉宽，电压，电流，进给速度等参数，观察表面加工质量及粗糙度，分析数据，确定最佳的参数。图4.8冲击试样零件图表4.3为冲击试样加工数据比较比较影响参数脉冲宽度电压材料电流进给速度时间表面质量13585V淬火钢2A10mm2/min25min较好24085V淬火钢2A10mm2/min20min较好34585V淬火钢2A10mm2/min16min变差44080V淬火钢2A10mm2/min24min较差54090V淬火钢2A10mm2/min15min较好64085V淬火钢1.5A10mm2/min25min变好74085V淬火钢2.5A10mm2/min15min较差84085V淬火钢2A5mm2/min24min变好94085V淬火钢2A20mm2/min15min较差实验多次后，数据分析，得到以下最佳的参数材料：淬火钢脉宽：40s 电流：2A 电压：85V运丝速度：10m/s 工作液：专用乳化液（绝缘）丝直径： 0.18mm进给速度：10mm2/min加工时间：20min粗糙度：1.6m 图4.9冲击试样三维造型图第4次加工试验此次加工零件为试件，下图为该加工零件的三视图。零件的材质选用40Cr，机床选用电火花线切割机床型号为DK7740E。加工零件的外轮廓，加工完成后，选用加工中心对零件进行钻孔，洗削等数控加工。通过改变加工过程中机床的脉宽，电压，电流，进给速度等参数，观察表面加工质量及粗糙度，分析数据，确定最佳的参数。图4.10试件二维零件图表4.4试件加工数据比较比较影响参数脉冲宽度电压材料电流进给速度时间表面质量13585V淬火钢2A15mm2/min70min较好24085V淬火钢2A15mm2/min60min较好34585V淬火钢2A15mm2/min48min变差44080V淬火钢2A15mm2/min67min较差54090V淬火钢2A15mm2/min50min较好64085V淬火钢1.5A15mm2/min70min变好74085V淬火钢2.5A15mm2/min50min较差84085V淬火钢2A10mm2/min71min变好94085V淬火钢2A20mm2/min49min较差实验多次后，数据分析，得到以下最佳的参数材料：淬火钢脉宽：40s 电流：2A 电压：85V运丝速度：10m/s 工作液：专用乳化液（绝缘）丝直径： 0.18mm进给速度：15mm2/min加工时间：1h粗糙度：1.6m 图4.11三维造型图图4.12零件加工图4.1.5试验结论电火花线切割的加工质量主要表现在 3个方面 :表面粗糙度、加工精度和工件的变形程度。而影响线切割加工质量的因素较多,如机床性能、加工材料性能、工艺参数、工艺路线、装夹方法、操作人员素质等 ,且各种因素相互影响 ,若各方面因素都能控制在较佳状态 ,那么加工的工件质量就会较好。表面粗糙度电火花线切割加工的表面粗糙度主要取决于切割速度、脉冲电源参数及加工工作液性能等。切割速度越快 ,切割表面越粗糙。因为切割加工面是重复放电形成的凹坑重叠而成的 ,而表面粗糙度决定于单个脉冲能量和放电分散程度。单个脉冲能量越大 ,放电凹坑就越大 ,表面也就越粗糙。进给速度对切割速度和表面粗糙度的影响较大。进给速度过快 ,超过工件的蚀除速度 ,会频繁地出现偏短路 ,即过进给 ,造成加工不稳定 ,使实际切割速度反而降低 ,加工表面发焦呈褐色 ,工件上下端面处有过烧现象。进给速度太慢 ,大大落后于工件可能的蚀除速度 ,极间偏开路 ,即欠进给 ,使脉冲利用率过低 ,切割速度大大降低 ,加工表面发焦呈淡褐色 ,工件上下端面处有过烧现象。无论是过进给还是欠进给 ,都可能引起进给速度忽快忽慢加工不稳定 ,且易断丝 ,加工表面出现不稳定条纹 ,或出现烧蚀现象 ,其切割表面粗糙度较差。当进给速度调得适宜时 ,加工稳定 ,切割速度高 ,加工表面细而亮 ,丝纹均匀 ,可获得较好的表面粗糙度和较高的精度。实践证明 ,用矩形波脉冲电源进行线切割加工时 ,不管工件材料、厚度、大小 ,只要调节变频进给旋钮把加工电流 (即电流表上指示出的平均电流 )调节到大约等于短路电流 (即脉冲电源短路时表上指示的电流 )的 70 % 80 % ,基本上即为最佳工作状态 ,此时变频进给速度最合理。脉冲宽度和短路峰值电流过大 ,单个脉冲能量大 ,放电痕大 ,切割速度高 ,但电极丝损耗变大 ,表面粗糙度差。当短路峰值电流选定后 ,脉冲宽度要根据具体的加工要求来选定 ,精加工时 ,脉冲宽度可在2 0 s内选择 ,粗加工和半精加工时 ,可在 2 0 60 s内选择。脉冲间隔对表面粗糙度有明显的影响 ,即在其余脉冲参数不变的情况下 ,脉冲间隔越小 ,切割表面粗糙度值越小。因为电极丝很小 ,放电在很窄的切缝进行 ,脉冲间隔的减小使切割电流和平均电流密度增大 ,导致表面变粗。但脉冲间隔不能太小 ,放电产物来不及排除 ,放电间隙来不及充分消电离 ,使加工不稳定 ,易造成烧伤工件 ,影响表面粗糙度和精度。一般脉冲间隔在 10 2 5 0 s范围内基本能适应各种加工条件。开路电压峰值过高 ,使加工电流增大 ,加工间隙变大 ,影响表面粗糙度 ,一般开路电压峰值在 6015 0V范围内 ,也有的用到 30 0V左右。工作液质量差。工作液的粘度、密度、导电性能、冷却性能和氧化稳定性能不合适 ,造成切割质量差。对于加工表面粗糙度和加工精度要求比较高的工件 ,工作液浓度可适当大些 ,一般在 10 % 2 0 % ,这可使加工表面洁白均匀 ;对于加工速度要求高或大厚度工件 ,浓度可适当小些 ( 5 % 8% ) ,这样加工比较稳定 ,且不易断丝 ;对材料为Cr12的工件 ,工作液要用蒸馏水配制 ,浓度稍小些 ,这样可减轻工件表面的黑白交叉条纹 ,提高加工表面质量。另外 ,切割加工时供液量一定要充足 ,尤其在加工厚件时 ,要使工作液包住电极丝 ,这样才能使工作液顺利进入加工区 ,以防断丝 ,达到稳定的加工效果。还有 ,导丝轮磨损、工件材质差也会影响切割表面粗糙度。目前提高切割表面粗糙度的主要方法是采用多次切割法。4.1.5.1电参数的影响1.脉冲宽度ti通常ti加大时加工速度提高而表面粗糙度变差。一般ti260s，在分组脉冲及光整加工时，ti可小至0.5s以下。如图4.13所示：图4.13脉冲宽度与切割速度的关系2.脉冲间隔t0t0减小时平均电流增大，切割速度加快，但t0不能过小，以免引起电弧和断丝。一取取t0（48）ti，在刚切人、或大厚度加工时，应取较大的t0值。如图4.14所示：图4.14脉冲间隔与切割速度的关系3开路电压i该值会引起放电峰值电流和放电加工间隙的改变。i提高，加工间隙增大，排肩变易,提高了切割速度和加工稳定性，但易造成电极丝振动，通常i的提高还会使丝损加大。4放电峰值电流这是决定单脉冲能量的主要因素之一。增大时，切割速度提高，表面粗糙度变差,极丝损耗比加大甚至断丝。一般小于40人，平均电流小于5A。低速走丝线切割加，因脉宽很窄，电极丝又较粗且使用一次，故常大于100A甚至达1000A。4.1.5.2合理选择电参数 1.要求切割速度高时当脉冲电源的空载电压高、短路电流大、脉冲宽度大时，则切割速度高。但是切割速度和表面粗糙度的要求是互相矛盾的两个工艺指标，所以，必须在满足表面粗糙度的前提下再追求高的切割速度。切割速度还受到间隙消电离的限制，也就是说，脉冲间隔也要适宜。2.要求表面粗糙度好时若切割的工件厚度在80mm以内，则选用分组波的脉冲电源为好。它与同样能量的矩形波脉冲电源相比，在相同的切割速度条件下，可以获得较好的表面粗糙度。无论是矩形波还是分组波，其单个脉冲能量小，则Ra值小，亦即脉冲宽度小、脉冲间隔适当、峰值电压低、峰值电流小时，表面粗糙度较好。不同进给速度时线切割的影响如下：进给速度过高（过跟踪），这时工件蚀除的线速度低于进给速度，加工表面发焦呈褐色，工件的上下端面均有过烧现象；进给速度过低（欠跟踪），这时工件蚀除的线速度大于进给速度加工表面亦发焦呈淡褐色，工件的上下端面也有过烧现象；进给速度稍低（欠佳跟踪），这时工件蚀除的线速度略高于进给速度，加工表面较粗、较白，两端面有黑白交错相间的条纹；进给速度适宜（正常跟踪），这时工件蚀除的速度与进给速度相当，加工表面细而亮，丝纹均匀，因此在这种情况下，能得到表面粗糙度好、精度高的加工效果。4.2电火花线切割制作电极工具头4.2.1电火花线切割技术加工微凸起工具电极微细电火花线切割加工技术一个重要应用就是制备电加工用的微细工具电极。1)基础设备图4.15电火花线切割机使用低速如图走丝精密电火花线切割机。机床由床身、立柱、X、Y坐标工作台、Z轴升降系统、U、V坐标轴、走丝系统、夹具、工作液系统和电器控制系统组成。 2)电火花线切割加工工具电极选用表4.5所示的微细线切割加工电参数进行加工。表4.5 微细线切割加工电参数1线切割丝0.10mm镀锌铜丝2放电电流（A）133冲液压力（MPa）0.024闲置脉冲百分（%）205电极丝张力（N）4.06加工速度（mm/min）8.6等宽槽、不等度槽端面工具头加工结果如图4.16（a）、（b）所示。500m（a）等宽槽（b）不等宽槽图4.16等宽与不等宽槽工具电极经体视测量显微镜测量，工具头尺寸为：等宽端面槽宽0.3918mm，槽轴向长度2.9619mm；不等宽端面槽宽为0.2590mm、0.365mm、0.5210m，槽轴向长度2.9477mm。图4.17（a）所示加工阵列正方形微凸起，先在一个方向进行“方波轨迹”微细线切割加工，切割的微凸起宽度：0.50mm，深度：3.0mm，间距：0.50mm，一个方向加工完毕，将工件旋转90，再次进行“方波轨迹”线切割，完成阵列正方形微凸起的加工。加工结果如图4.17（b）所示。500m (a) 微细精切割方波轨迹 (b) 正方形微凸起工具图4.17 阵列正方形微凸起工具电极制作500m(a) 微细精切割方波及斜波轨迹 (b) 菱形微凸起工具图4.18 阵列菱形微凸起工具电极制作阵列菱形微凸起工具电极加工方法与正方形微凸起相似，区别在于加工菱形微凸起时，如图4.18（a）在一个方向进行“方波轨迹”微细线切割加工后，是将工件旋转45，再进行“方波轨迹”线切割，完成菱形微凸起的加工，切割的微凸起宽度：0.70mm，深度：3.0mm，间距：0.50mm。加工结果如图4.18（b）所示。用同样的加工方法，可以制作高密度的阵列正方形和菱形微凸起工具阴极，如图4.19(a)、(b)所示。(a) 阵列菱形微凸起工具(边长0.20mm) (b) 阵列正方形微凸起工具(边长0.20mm)图4.19 高密度的阵列正方形和菱形微凸起电极经体视测量显微镜测量，工具头尺寸为：正方形边长：0.4921mm，深度为：2.9443mm；菱形边长：0.7269mm，深度为：2.9566mm。3)电极工具头的制作精度及表面质量1.复制精度利用前述微细电加工技术组合制作的微细电极表面粗糙度可达到Ra 0.20m，尺寸精度一般可达到0.001mm。圆柱电极制作过程中的放电损耗、电火花放电加工的圆角效应、微细超声复合电加工中的机械磨损在圆周方向均匀分布，不影响孔、轴类电极形状精度，但影响尺寸精度；对于非圆电极，在其制作及加工试验中，尖端放电损耗、圆角效应及复合加工中机械磨损的不均匀性，影响了零件形状精度与尺寸精度；所以，电极设计、制作中应充分考虑，并给予补偿。2.表面质量实践中，需根据加工件表面的粗糙度要求来确定制作电极的允许表面粗糙度值。选择微细组合电加工的电参数值愈小，制作电极的表面粗糙度值愈小，尺寸精度愈高，但电极制作效率将会显著降低，所以在保证电极表面粗糙度及加工精度要求的基础上，尽量选择较高的电参数，以提高效率。4.3本章小结本章节主要是

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。